
计算一吨水从5度加热到70度所需的热量,可以使用公式Q=mρC△t,其中m为水的质量,ρ为水的密度,C为水的比热容,△t为温度的变化。将具体数值代入,Q=1×1000×4.187×(70-5)=271570焦耳。这里的比热容C为4.187焦耳每千克开尔文,即1千克水温度上升1开尔文时所需的能量。
比热容是描述物质热性质的一个重要物理量。一定质量的一物质,在温度升高时,所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比,称做这种物质的比热容(比热),用符号c表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)]或焦耳每千克摄氏度[J/(kg·℃)]。焦耳是能量的单位,K是热力学温标,即令1千克的物质的温度上升1开尔文所需的能量。
根据此定理,便可得出以下公式:Q=cm△T,Q为吸收(或放出)的热量,m是物体的质量,△T是吸热(放热)后温度所上升(下降)值。在实际应用中,我们生活中常用℃作为温度的单位,但国际上或者更高等的科学领域,还是使用△T,以避免与温度的单位混淆。
物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比热容三种。定压比热容Cp:是单位质量的物质在压力不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。定容比热容Cv:是单位质量的物质在容积(体积)不变的条件下,温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的能量。饱和状态比热容:是单位质量的物质在某饱和状态时,温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。
了解这些概念,可以帮助我们更好地理解和应用热学中的相关原理。比热容在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,比如在热能转换、热量计算等领域。